在B類推挽放大器中,輸出電流(集電極電流)僅為輸入信號(hào)周期的一半。因此,失真是過度的。因此,在B類音頻放大器中無法實(shí)現(xiàn)單端操作。B 類音頻(未調(diào)諧)放大器必須使用推挽操作來減少失真。實(shí)際上,在 B 類推挽放大器中,一個(gè)晶體管說 Q1在一個(gè)半周期內(nèi)導(dǎo)通,而另一個(gè)晶體管即 Q2在另一個(gè)半周期中傳導(dǎo)。
A 類功率放大器可以使用單端或推挽操作。然而,在大多數(shù) A 類功率放大器中,由于上述各種優(yōu)點(diǎn),推挽操作是首選。
B類推挽放大器的電路與A類推挽放大器的電路相同。區(qū)別在于偏置的順序。在B類電路中,晶體管偏置近于截止。因此,圖1的電路表示B類推挽放大器,如果電阻R也是如此1為零是因?yàn)槿绻杈w管的基極與發(fā)射極短路,則其基本處于截止?fàn)顟B(tài)。
B類推挽放大器優(yōu)于A類推挽放大器的優(yōu)勢(shì)
- 更大的功率輸出
- 更高的轉(zhuǎn)換效率
- 零信號(hào)時(shí)的功率損耗可忽略不計(jì)
由于零功率消耗和零信號(hào),在使用太陽能電池或簡(jiǎn)單電池的放大器中,B類操作是首選。
B類推挽放大器的缺點(diǎn)
集電極電路效率 |B類推挽放大器
我們假設(shè)晶體管特性是線性的、平行的和等距的,激勵(lì)增量相等,因此動(dòng)態(tài)傳遞特性是一條直線,如圖2所示。我們還假設(shè)最小電流為零。圖 2 顯示了確定單個(gè)晶體管(如晶體管 Q)的集電極電流和集電極電壓波形的圖形方法1在 B 類條件下運(yùn)行。
正弦勵(lì)磁基極電流 i B ,集電極電流 iC和集電極電壓 vC在交流周期的一半期間也是正弦的,在另一半周期中為零。有效載荷電阻RL1級(jí)對(duì)于一個(gè)晶體管,RL是輸出變壓器 TR 次級(jí)兩端的負(fù)載電阻 2 、N1是主線和 N 的一半匝數(shù)2是次級(jí)的匝數(shù),如圖 1 所示。
i 的波形c和 vc對(duì)應(yīng)晶體管Q1獨(dú)自。晶體管Q波形2與圖 2 中所示的類似,但 180^0^異相。因此,次級(jí)中的負(fù)載電流與兩個(gè)集電極電流的差值成正比,形成完美的正弦波。
功率輸出 .......(1)
每個(gè)晶體管在負(fù)載條件下的直流負(fù)載線是 i 的半正弦波的平均值c圖 2.因此,對(duì)于這個(gè)半正弦波,
......(2)
因此,集電極電源中兩個(gè)晶體管的直流電源輸入為,
.......(3)
因此,集電極電路效率為,
.....(4)
......(5)
公式5顯示,B類放大器的集電極電路效率的最大可能值為78.5%。該最大理論值高于A類變壓器耦合放大器的相應(yīng)值50%。
對(duì)于這樣的晶體管電路,其中V 分鐘 << V 抄送 ,集電極電路效率接近理論最大極限。基本上,B類放大器中集電極電路效率的高值成為可能,因?yàn)樵贐類放大器中,電流為零,激勵(lì)為零,而在A類放大器中,V漏極抄送即使在零信號(hào)下也提供信號(hào)。值得一提的是,在B類放大器中,集電極耗散是零信號(hào),并隨著信號(hào)幅度的增加而增加,而在A類放大器中,集電極耗散在零信號(hào)時(shí)最大,并隨著信號(hào)幅度的增加而降低。
在B類放大器中,集電極電流的直流分量隨著信號(hào)的增加而增加。因此,電源調(diào)節(jié)必須良好。
B類推挽放大器的集電極耗散
集電極總耗散 PD在兩個(gè)晶體管中,都等于集電極電源電壓輸入的直流功率減去傳遞到負(fù)載的功率。因此
......(6)
但是.......(7)
因此........(8)
在零激勵(lì)下,V m = 0。因此,根據(jù)公式8,集電極耗散為零,激勵(lì)為零。使用公式 8,可以證明集電極耗散隨著激勵(lì)的增加而增加,并在 處達(dá)到最大值。
因此,最大集電極耗散 P D ,max 由公式 8 在放 .......(9)
因此, ........(10)
B類推挽放大器的最大功率輸出
當(dāng) V m = V抄送即當(dāng) V 分鐘 = 0。因此
.......(11)
從等式(10)和(11)中我們發(fā)現(xiàn),
......(12)
從公式(12)中,我們得出結(jié)論,B類放大器的兩個(gè)晶體管加在一起必須能夠耗散大約40%的最大功率輸出。對(duì)于設(shè)計(jì)用于提供最大功率輸出(例如 50 瓦)的 AB 類放大器,P 最大值 – 20 瓦,即每個(gè)晶體管必須能夠耗散 10 瓦。因此,我們得出結(jié)論,B類推挽放大器能夠提供5倍于每個(gè)晶體管功耗能力的輸出功率。
另一方面,在A類放大器中,使用兩個(gè)晶體管并聯(lián)操作以獲得相同的輸出功率為50瓦,假設(shè)最大轉(zhuǎn)換效率為50%,直流功率要求為瓦特。這個(gè)100瓦的完整功率必須在兩個(gè)晶體管中耗散為零信號(hào)。因此,每個(gè)晶體管必須能夠耗散 50
瓦。因此,在零激勵(lì)下,在A類操作中,每個(gè)晶體管的穩(wěn)定損耗為50瓦,而在B類放大器中,待機(jī)或零勵(lì)磁集電極耗散為零。這清楚地表明了 B 類推挽操作優(yōu)于 A
類并聯(lián)操作。
B類推挽放大器中的失真
在推挽放大器中,甚至諧波也會(huì)從輸出中消除。那么唯一有意義的諧波失真是硬諧波失真。因此,由下式給出,
.......(13)
考慮到失真的功率輸出,由下式給出,
.......(14)
示例 1 圖 1 所示的理想推挽式 B 類功率放大器具有 R 2 = 0,V 抄送 = 24 伏,N 2 = 2N1和 R L = 10 歐姆。晶體管的 hfe = 30。輸入是正弦波的。用于 V 時(shí)的最大輸出信號(hào) m = V 抄送 ,確定(a)輸出信號(hào)功率(b)每個(gè)晶體管中的集電極耗散。還可以計(jì)算每個(gè)晶體管的最大集電極耗散。
溶液:
當(dāng) V m = V 抄送 ,功率輸出為
兩個(gè)晶體管的總集電極耗散為,
在 ,
因此在每個(gè)晶體管中耗散 =
因此,每個(gè)晶體管的最大集電極耗散
-
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